Вчені довели експериментальним шляхом користь покривних культур
Покривні культури широко розглядаються як один з варіантів поліпшення родючості ґрунту. Крім того, сидерати видаляють вуглець з атмосфери. Але в той же час більшість фермерів не поспішають включати їх в сівозміну. Оскільки вони нібито негативно вплинуть на врожайність літніх товарних культур.
Нове дослідження вчених Університету Іллінойсу об'єднує польові дані і передове математичне моделювання. Воно дозволило зрозуміти, як покривні культури впливають на вміст вологи в ґрунті, азоту і кисню.
«При дотриманні агротехніки фермери могли б використовувати всі позитивні властивості покривних культур, знайти оптимальне вікно зростання для посадки і припинення їх посіву, щоб отримати переваги і мінімізувати негативний вплив на товарні культури», - говорить Кайю Гуань, директор-засновник Центру стійкості агроекосистем, доцент кафедри природних ресурсів університету Іллінойсу.
Ідеї Гуань засновані на складній математичній моделі, підтвердженій п'ятирічними експериментальними польовими даними, зібраними з декількох ділянок по всьому Іллінойсу Марією Вільяміль, співавтором дослідження і професором кафедри рослинництва в Іллінойсі. Модель спрямована на виявлення основних факторів впливу покривних культур на врожайність товарних культур, включаючи тип покривних культур, терміни закінчення і фактори ґрунту, такі як вода, азот, кисень і температура гумусу.
"Моделі, засновані на процесах, підтверджені польовими даними, мають безліч переваг у порівнянні тільки з польовими експериментами", - говорить Цзіці Цинь, докторант, що працює з Гуань і провідний автор дослідження. -
Більшість польових експериментів фокусуються тільки на кінцевих змінних, таких як врожайність товарних культур або біомаса покривних культур, і на їх проведення можуть піти роки. Методи моделювання можуть імітувати проміжні змінні, які важко виміряти в польових експериментах, такі як процеси, що відбуваються в ґрунті. Моделі, перевірені за допомогою польових вимірювань, можуть допомогти оптимізувати вибір типів покривних культур, час їх посадки.
Врожайність сої не залежала від жодного з типів покривних культур, ймовірно, тому, що соєві боби вносили свій власний азот в ґрунт. Згідно моделі, для кукурудзи конкуренція за воду посилюється в посушливі роки, і чим пізніше припиняються посіви покривних культур, тим менше азоту доступно для товарних культур.
Коли модель була зосереджена на типі покривних культур, вона виявила, що види, які не є бобовими, такі як однорічний райграс і жито, знизили врожайність кукурудзи на 0,9-6,9%. Однак азотфіксуюча бобова Віка не вплинула на врожайність кукурудзи в умовах з високим вмістом азоту. Ці результати узгоджуються з польовими спостереженнями На Середньому Заході та в усьому світі, і Гуань каже, що це дає достовірність його дослідженню моделювання, орієнтованому на середньозахідні Штати.
Моделювання виявило ще один факт. Пізніше припинення посіву не бобових культур, всього за день до посадки, призвело до більшої втрати врожаю кукурудзи, ніж припинення за місяць до посадки.
"Існує якийсь компроміс між вигодою від покривних культур і прибутковістю товарних культур. Якщо ми закінчимо посів раніше, покривна культура не буде так сильно впливати на врожайність товарних культур, але вона буде накопичувати менше біомаси і потенційно поглинати менше азоту в ґрунті. Тому ми повинні збалансувати ці два фактори", - говорить Вільяміль.
Модель також виявила інші фактори, які негативно вплинули на товарні культури, включаючи більш низькі температури ґрунту під біомасою покривних культур і меншу доступність кисню в ґрунті.
Гуань зазначає, що такі програми, як програма Міністерства сільського господарства США По боротьбі з пандемією, яка знижує страхові внески на урожай для фермерів, які вирощують покривні культури, можуть стимулювати більшу кількість 95% тих, хто цього не робить.
«Крім того, зі збільшенням ринку приватних вуглецевих кредитів може значно збільшитися впровадження покривних культур. Тому питання збільшення посівних площ під покривними культурами стало актуальним", - зазначає Гуань.
Також читайте:
- Дослідники мають намір створити нові способи селекції для підвищення врожайності сільськогосподарських культур
- Вчені будуть "спілкуватися" з рослинами за допомогою методів цифрової біології
- 35% дикорослих сільськогосподарських культур знаходяться під загрозою зникнення,- вчені
- Вчені вперше спостерігали за тим, як рослини п'ють воду з ґрунту